MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  opnnei Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem opnnei 23277
Description: A set is open iff it is a neighborhood of all of its points. (Contributed by Jeff Hankins, 15-Sep-2009.)
Assertion
Ref Expression
opnnei (𝐽 ∈ Top → (𝑆𝐽 ↔ ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐽   𝑥,𝑆

Proof of Theorem opnnei
StepHypRef Expression
1 0opn 23061 . . . . 5 (𝐽 ∈ Top → ∅ ∈ 𝐽)
21adantr 485 . . . 4 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 = ∅) → ∅ ∈ 𝐽)
3 eleq1 2851 . . . . 5 (𝑆 = ∅ → (𝑆𝐽 ↔ ∅ ∈ 𝐽))
43adantl 486 . . . 4 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 = ∅) → (𝑆𝐽 ↔ ∅ ∈ 𝐽))
52, 4mpbird 260 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 = ∅) → 𝑆𝐽)
6 rzal 4455 . . . 4 (𝑆 = ∅ → ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}))
76adantl 486 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 = ∅) → ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}))
85, 72thd 268 . 2 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 = ∅) → (𝑆𝐽 ↔ ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
9 opnneip 23276 . . . . . . 7 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝐽𝑥𝑆) → 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}))
1093expia 1139 . . . . . 6 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝐽) → (𝑥𝑆𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
1110ralrimiv 3156 . . . . 5 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝐽) → ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}))
1211ex 417 . . . 4 (𝐽 ∈ Top → (𝑆𝐽 → ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
1312adantr 485 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ ¬ 𝑆 = ∅) → (𝑆𝐽 → ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
14 df-ne 2959 . . . . . 6 (𝑆 ≠ ∅ ↔ ¬ 𝑆 = ∅)
15 r19.2z 4460 . . . . . . 7 ((𝑆 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})) → ∃𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}))
1615ex 417 . . . . . 6 (𝑆 ≠ ∅ → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → ∃𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
1714, 16sylbir 238 . . . . 5 𝑆 = ∅ → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → ∃𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
18 eqid 2763 . . . . . . . 8 𝐽 = 𝐽
1918neii1 23263 . . . . . . 7 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})) → 𝑆 𝐽)
2019ex 417 . . . . . 6 (𝐽 ∈ Top → (𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → 𝑆 𝐽))
2120rexlimdvw 3171 . . . . 5 (𝐽 ∈ Top → (∃𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → 𝑆 𝐽))
2217, 21sylan9r 517 . . . 4 ((𝐽 ∈ Top ∧ ¬ 𝑆 = ∅) → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → 𝑆 𝐽))
2318ntrss2 23214 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → ((int‘𝐽)‘𝑆) ⊆ 𝑆)
2423adantr 485 . . . . . . . . . 10 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) ∧ ∀𝑥𝑆 {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)) → ((int‘𝐽)‘𝑆) ⊆ 𝑆)
25 vex 3459 . . . . . . . . . . . . 13 𝑥 ∈ V
2625snss 4750 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ((int‘𝐽)‘𝑆) ↔ {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆))
2726ralbii 3111 . . . . . . . . . . 11 (∀𝑥𝑆 𝑥 ∈ ((int‘𝐽)‘𝑆) ↔ ∀𝑥𝑆 {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆))
28 dfss3 3926 . . . . . . . . . . . 12 (𝑆 ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆) ↔ ∀𝑥𝑆 𝑥 ∈ ((int‘𝐽)‘𝑆))
2928bilanri 511 . . . . . . . . . . 11 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) ∧ ∀𝑥𝑆 𝑥 ∈ ((int‘𝐽)‘𝑆)) → 𝑆 ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆))
3027, 29sylan2br 606 . . . . . . . . . 10 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) ∧ ∀𝑥𝑆 {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)) → 𝑆 ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆))
3124, 30eqssd 3954 . . . . . . . . 9 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) ∧ ∀𝑥𝑆 {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)) → ((int‘𝐽)‘𝑆) = 𝑆)
3231ex 417 . . . . . . . 8 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → (∀𝑥𝑆 {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆) → ((int‘𝐽)‘𝑆) = 𝑆))
3325snss 4750 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥𝑆 ↔ {𝑥} ⊆ 𝑆)
34 sstr2 3944 . . . . . . . . . . . . . 14 ({𝑥} ⊆ 𝑆 → (𝑆 𝐽 → {𝑥} ⊆ 𝐽))
3534com12 33 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑆 𝐽 → ({𝑥} ⊆ 𝑆 → {𝑥} ⊆ 𝐽))
3635adantl 486 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → ({𝑥} ⊆ 𝑆 → {𝑥} ⊆ 𝐽))
3733, 36biimtrid 245 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → (𝑥𝑆 → {𝑥} ⊆ 𝐽))
3837imp 411 . . . . . . . . . 10 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) ∧ 𝑥𝑆) → {𝑥} ⊆ 𝐽)
3918neiint 23261 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐽 ∈ Top ∧ {𝑥} ⊆ 𝐽𝑆 𝐽) → (𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↔ {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)))
40393com23 1144 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽 ∧ {𝑥} ⊆ 𝐽) → (𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↔ {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)))
41403expa 1136 . . . . . . . . . 10 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) ∧ {𝑥} ⊆ 𝐽) → (𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↔ {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)))
4238, 41syldan 602 . . . . . . . . 9 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) ∧ 𝑥𝑆) → (𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↔ {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)))
4342ralbidva 3186 . . . . . . . 8 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↔ ∀𝑥𝑆 {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)))
4418isopn3 23223 . . . . . . . 8 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → (𝑆𝐽 ↔ ((int‘𝐽)‘𝑆) = 𝑆))
4532, 43, 443imtr4d 297 . . . . . . 7 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → 𝑆𝐽))
4645ex 417 . . . . . 6 (𝐽 ∈ Top → (𝑆 𝐽 → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → 𝑆𝐽)))
4746com23 87 . . . . 5 (𝐽 ∈ Top → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → (𝑆 𝐽𝑆𝐽)))
4847adantr 485 . . . 4 ((𝐽 ∈ Top ∧ ¬ 𝑆 = ∅) → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → (𝑆 𝐽𝑆𝐽)))
4922, 48mpdd 44 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ ¬ 𝑆 = ∅) → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → 𝑆𝐽))
5013, 49impbid 215 . 2 ((𝐽 ∈ Top ∧ ¬ 𝑆 = ∅) → (𝑆𝐽 ↔ ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
518, 50pm2.61dan 824 1 (𝐽 ∈ Top → (𝑆𝐽 ↔ ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 209  wa 400   = wceq 1570  wcel 2143  wne 2958  wral 3079  wrex 3089  wss 3905  c0 4286  {csn 4589   cuni 4872  cfv 6536  Topctop 23050  intcnt 23174  neicnei 23254
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1825  ax-4 1839  ax-5 1940  ax-6 1997  ax-7 2038  ax-8 2145  ax-9 2153  ax-10 2176  ax-11 2192  ax-12 2213  ax-ext 2735  ax-rep 5238  ax-sep 5257  ax-nul 5269  ax-pow 5336  ax-pr 5404  ax-un 7732
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1810  df-nf 1814  df-sb 2097  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-ral 3080  df-rex 3090  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3457  df-sbc 3745  df-csb 3854  df-dif 3908  df-un 3910  df-in 3912  df-ss 3922  df-nul 4287  df-if 4488  df-pw 4564  df-sn 4590  df-pr 4592  df-op 4596  df-uni 4873  df-iun 4958  df-br 5110  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-id 5556  df-xp 5667  df-rel 5668  df-cnv 5669  df-co 5670  df-dm 5671  df-rn 5672  df-res 5673  df-ima 5674  df-iota 6492  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-top 23051  df-ntr 23177  df-nei 23255
This theorem is referenced by:  neiptopreu  23290  flimcf  24139
  Copyright terms: Public domain W3C validator